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28. Wissenschaftliche Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Phoniatrie und Pädaudiologie e. V.
2. Dreiländertagung D-A-CH

Deutsche Gesellschaft für Phoniatrie und Pädaudiologie e. V.
Schweizerische Gesellschaft für Phoniatrie; Sektion Phoniatrie der Österreichischen Gesellschaft für HNO-Heilkunde, Kopf- und Halschirurgie

09.09. - 11.09.2011, Zürich, Schweiz

Hochgeschwindigkeits-Magnetresonanztomographie zur dynamischen Darstellung des normalen Schluckaktes

Vortrag

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  • corresponding author presenting/speaker Arno Olthoff - Phoniatrie und Pädaudiologie, UMG, Göttingen, Deutschland
  • author Shuo Zhang - Biomed. NMR Forschungs GmbH, MPI für Biophysik. Chemie, Göttingen, Deutschland
  • author Jens Frahm - Biomed. NMR Forschungs GmbH, MPI für Biophysik. Chemie, Göttingen, Deutschland

Deutsche Gesellschaft für Phoniatrie und Pädaudiologie. 28. Wissenschaftliche Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Phoniatrie und Pädaudiologie (DGPP), 2. Dreiländertagung D-A-CH. Zürich, 09.-11.09.2011. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2011. Doc11dgppV08

DOI: 10.3205/11dgpp11, URN: urn:nbn:de:0183-11dgpp112

Published: August 18, 2011

© 2011 Olthoff et al.
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Zusammenfassung

Hintergrund: Zur Untersuchung des Schluckaktes sind die flexible Endoskopie und die Videofluoroskopie standardisierte Verfahren. Die Videofluoroskopie gilt als Goldstandard. Hierbei werden die Patienten jedoch einer Röntgenstrahlung ausgesetzt und die Beobachtung der axialen Ebene fehlt.

Um den möglichen Wert der Magnetresonanztomographie bei der Schluckdiagnostik zu prüfen, wurde der normale Schluckakt bei jungen erwachsenen Probanden mit Hilfe zeitlich hochaufgelöster magnetresonanztomographischer (Film-)Aufnahmen in den drei Körperachsen dargestellt.

Material und Methoden: Es wurden 10 Probanden (6 w, 4 m) im mittleren Alter von 28 Jahren (26–35, SD 3,3) mit einem 3 Tesla MRT-System („TIM Trio“ der Firma Siemens Healthcare AG, Erlangen) untersucht. Der normale Schluckvorgang wurde in drei Ebenen mit Hilfe der dynamischen Magnetresonanz-Tomografie in Echtzeit, d.h. mit einer Bildfrequenz von 25 Bildern pro Sekunde dargestellt. Als Bolus wurde Ananassaft verwendet, der mit Stärkepulver („Quick&Dick“) angedickt wurde. Eine Bewertung der Aufnahmen erfolgte durch einen Radiologen und einen Phoniater.

Ergebnisse: Die Darstellung des Schluckaktes gelang in Echtzeit und in hoher Qualität. Die Sagittalebene war für die meisten Beobachtungen optimal. Jede Phase des Schluckaktes konnte im MRT beobachtet werden. Die Dauer des gesamten Schluckvorganges betrug im Mittel 1,5 Sekunden (SD 0,28 s). Die geringste Varianz wies die Dauer der Oesophagusöffnung mit 0,26 s (SD 0,039 s) auf.

Diskussion: Zeitlich hochaufgelöste magnetresonanztomographische (Film-)Aufnahmen eignen sich für qualitativ hochwertige Darstellungen des Schluckaktes. Im Vergleich zur Videofluoroskopie werden Röntgenstrahlen vermieden und die axiale Ebene kann zudem betrachtet werden. Die meisten Aussagen wurden jedoch analog zur Videofluoroskopie anhand der sagittalen Ebene getroffen.


Text

Einleitung

Klinische Schluckuntersuchungen können derzeit flexibel endoskopisch (flexible endoscopic evaluation of swallowing, FEES) oder radiologisch (Videofluoroskopie) erfolgen [1].

Die FEES erlaubt die Beobachtung der axialen Ebene. Im Moment des Schluckens ist der Untersucher bei der Endoskopie jedoch „blind“, so dass intradeglutitive Penetrationen oder Aspirationen nicht direkt beobachtet und der Bolustransport nur anhand verbliebener Retentionen eingeschätzt werden kann.

Die radiologische Untersuchung des Schluckaktes mit der Videofluoroskopie stellt bisher den Goldstandard dar. Ihr Nachteil ist die Röntgen-Strahlenbelastung. Wird ein Bariumbrei anstelle des oben genannten jodhaltigen Kontrastmittels gegeben, besteht bei Aspirationen zudem die Gefahr von Fremdkörperreaktionen und Pneumonien. Die sagittale und die coronale Ebene können dargestellt werden [2].

Sonographische Methoden wurden ebenfalls beschrieben, erlangten jedoch wegen der eingeschränkten Möglichkeiten zur Darstellung des Schluckaktes keine klinische Relevanz [3].

Erste Versuche, den Schluckakt in der MRT darzustellen, sind in der Literatur beschrieben. Hierbei kam jedoch eine eingeschränkte Technik mit einer Frequenz von nur 4 Bildern pro Sekunde zum Einsatz [4], [5]. In diesen Publikationen wurde die Relevanz der axialen Ebene nicht geprüft.

Durch die Neuentwicklung am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie (Biomedizinische NMR Forschung GmbH; Leiter: Prof. Frahm) gelingen Magnetresonanztomographien (MRT) mit einer zeitlichen Auflösung, die der Videofluoroskopie entspricht. Der unmittelbare klinische Nutzen für beispielsweise die kardiovaskuläre Bildgebung konnte in einer ersten Publikation eindrucksvoll demonstriert werden [6].

Durch die MRT entsteht keine Röntgen-Strahlenbelastung. Zudem sind in der MRT alle drei Körperebenen darstellbar und somit erstmalig auch die axiale Ebene während des Schluckaktes.

Ziel der Studie war es, den normalen Schluckvorgang in verschiedenen Ebenen mit Hilfe der dynamischen Magnetresonanz-Tomografie in Echtzeit darzustellen. Hierdurch sollten zum einen Referenzwerte für den Schluckvorgang in liegender Position erhoben und die mögliche klinische Anwendung des Verfahrens geprüft werden.

Material und Methoden

Echtzeit-MRT: Die MRT-Untersuchungen werden mit einem 3 Tesla MRT-System (TIM Trio) der Firma Siemens Healthcare AG, Erlangen, in den Räumen der Biomedizinischen NMR Forschungs GmbH am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie, Am Fassberg 11, 37077 Göttingen, durchgeführt.

Die neu entwickelte Echtzeit-MRT erlaubt eine Bildfrequenz von 25 Bildern pro Sekunde und beruht auf der Kombination von bekannten und seit langem in die klinische MRT eingeführten Messtechniken mit einer verbesserten mathematischen Rekonstruktion der Bilder. Sie umfasst mehrere Komponenten: (i) die fortlaufende Datenaufnahme einer Serie von Bildern ohne die Notwendigkeit einer Unterbrechung, (ii) eine schnelle und bewegungsresistente Messung einzelner Bilder, (iii) die Verkürzung der Messzeit einzelner Bilder durch eine extreme Unterabtastung der Daten, sowie (iv) eine iterative Berechnung der Bilder als Lösung eines nichtlinearen inversen Problems.

Die Auswertung erfolgte durch zwei unabhängige Beurteiler (ein Phoniater und ein Radiologe).

Untersuchte: Vor der Versuchsdurchführung im MRT-Gerät wurden bei allen Probanden eine normale Anatomie der Schluckstraße und ein normales Schluckvermögen durch die flexible transnasale Endoskopie gesichert. Grunderkrankungen wurden anamnestisch ausgeschlossen.

Versuchsdurchführung: Bei der Versuchsdurchführung wurde über einen dünnen sterilen Schlauch, an dessen Ende sich eine sterile Spritze befand, mit Stärke (Quick&Dick, Pfrimmer Nutrica, Erlangen) angedickter Ananassaft in den Mund der/des Probandin/en gegeben. Die Untersuchten lagen während der MRT-Untersuchung auf dem Rücken. Die Menge des Bolus betrugt 5 ml. Zuvor bekamen die Probandinnen und Probanden ein akustisches und ein taktiles Signal. Die Studie schloss nur Gesunde ohne Schluckstörungen ein, die das Schlucken im Liegen zuvor ohne Schwierigkeiten durchgeführt hatten.

Es wurden pro Ebene (axial, coronal, sagittal) 5 Schluckakte, also insgesamt 15 Schluckakte aufgenommen. Die gesamte Untersuchungsdauer betrug ca. 20 Minuten.

Ergebnisse

Das Durchschnittsalter der Probandinnen und Probanden lag bei durchschnittlich 28 (Standardabweichung (SD) ±3,3) Jahren.

Bei keinem der Untersuchten trat eine Penetration oder Aspiration auf. In allen Fällen waren Bolusformation und Transport regelrecht. Für die klinische Beurteilung dieser Kriterien erwies sich die sagittale Ebene als informativste und somit wertvollste Ansicht (Abbildung 1 [Abb. 1]). Die erzielte räumliche Auflösung der MRT und damit die Möglichkeit zur Differenzierung der anatomischen Strukturen und die Beurteilung klinisch relevanter Kriterien (Boluskontrolle und -transport, Penetration, Aspiration) wurden von den Beurteilern als gut bis sehr gut bewertet.

Die mittlere Dauer des gesamten Schluckvorganges betrug 1,5 (SD ±0,28) Sekunden (sek). Die mittlere Dauer der oralen Phase lag bei 0,44 (SD ±0.23) sek und die der pharyngealen Phase bei 0,64 (SD ±0,13) sek. Die durchschnittliche Zeit für die Kehlkopfhebung betrug 0,41 (SD ±0,11) sek und die Schlussdauer der Glottis lag im Mittel bei 0,63 (SD ±0,16) sek. Der Oesophagus war durchschnittlich 0.26 (SD ±0.04) sek geöffnet und der Nasenrachen für 0,66 (SD ±0,14) sek geschlossen. Weiterhin wurden ermittelt: Die Dauer der Epiglottis-Retroflexion mit 0,67 (SD ±0,08) sek, die Füllungsdauer der Vallecula glosso-epiglottica mit 0,50 (SD ±0,15) sek, der Passavantwulst mit 0,50 (SD ±0,06) sek und die Dauer der Kehlkopfsenkung nach dem Schlucken mit 0,57 (SD ±0,15) sek. Die genannten Perioden sind am Beispiel einer Probandin in Abbildung 2 [Abb. 2] dargestellt.

Diskussion

Die gute Bewertung der MRT hinsichtlich ihrer klinischen Wertigkeit ermutigt uns zu Studien, in denen Patienten mit Dysphagien einbezogen werden können. Insbesondere bei der Abklärung von Schluckstörungen mit problematischem Bolustransport erwarten wir wertvolle Informationen beim Vergleich mit den hier erstmalig erhobenen Referenzdaten. Da die Untersuchung nur im Liegen durchführbar ist, kommen zunächst nur ausgesuchte Patientengruppen für eine klinische Studie in Frage.

Die fehlende Röntgen-Strahlenbelastung ist hierbei als großer Vorteil anzusehen. Zudem sind in der MRT alle drei Körperebenen darstellbar und somit erstmalig auch die axiale Ebene während des Schluckaktes. In dieser ersten Studie hat sich gezeigt, dass zur Bewertung klinisch relevanter Kriterien auf die axiale Ebene verzichtet und die Untersuchungszeit so weiter verkürzt werden kann.

Die erhobenen Dauern der einzelnen Vorgänge beim Schlucken zeigen eine hohe Übereinstimung mit Daten in der Literatur, welche in sitzender Position videofluoroskopisch ermittelt wurden [7]. Die liegende Position während der MRT wirkte sich in dieser Studie bei gesunden Probanden somit nicht erkennbar auf den physiologischen Schluckvorgang aus.


Literatur

1.
Logemann JA, Rademaker AW, Pauloski BR, Ohmae Y, Kahrilas PJ. Normal swallowing physiology as viewed by videofluoroscopy and videoendoscopy. Folia Phoniatr Logop. 1998;50:311-9. DOI: 10.1159/000021473 External link
2.
Dodds WJ, Stewart ET, Logemann JA. Physiology and radiology of the normal oral and pharyngeal phases of swallowing. AJR Am J Roentgenol. 1990;154:953-63.
3.
Yabunaka K, Sanada H, Sanada S, Konishi H, Hashimoto T, Yatake H, Yamamoto K, Katsuda T, Ohue M. Sonographic assessment of hyoid bone movement during swallowing: a study of normal adults with advancing age. Radiol Phys Technol. 2011;4:73-7. DOI: 10.1007/s12194-010-0107-9 External link
4.
Breyer T, Echternach M, Arndt S, Richter B, Speck O, Schumacher M, Markl M. Dynamic magnetic resonance imaging of swallowing and laryngeal motion using parallel imaging at 3 T. Magn Reson Imaging. 2009;27:48-54. DOI: 10.1016/j.mri.2008.05.018 External link
5.
Panebianco V, Ruoppolo G, Pelle G, Schettino I, Roma R, Bernardo S, De Vincentiis C, Longo L, Passariello R. Morpho-functional patterns of physiologic oropharyngeal swallowing evaluated with dynamic fast MRI. Eur Arch Otorhinolaryngol. 2010;267:1461-6. DOI: 10.1007/s00405-010-1232-0 External link
6.
Zhang S, Uecker M, Voit D, Merboldt KD, Frahm J. Real-time cardiovascular magnetic resonance at high temporal resolution: Radial FLASH with nonlinear inverse reconstruction. J Cardiovasc Magn Reson. 2010;12:39. DOI: 10.1186/1532-429X-12-39 External link
7.
Logemann JA. Evaluation and treatment of swallowing disorders. 2nd ed. PRO-ED; 1998. p. 57.